سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
کربن ( واژه لاتین carbo به معنی ذغال چوب ) در دوران ماقبل تاریخ کشف شد و برای مردم باستان که آن را از سوختن مواد آلی در اکسیژن ضعیف تولید می کردند، آشنا بود....
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

کربن - بخش دوم

در بخش اول خواندید ...

 

تاربخچه:

کربن ( واژه لاتین carbo به معنی ذغال چوب ) در دوران ماقبل تاریخ کشف شد و برای مردم باستان که آن را از سوختن مواد آلی در اکسیژن ضعیف تولید می کردند، آشنا بود. ( تولید ذغال چوب). مدت طولانی است که الماس به عنوان ماده ای زیبا و کمیاب به حساب می آید. فولرن، آخرین آلوتروپ شناخته شده کربن در دهه 80 به عنوان محصولات جانبی آزمایشات پرتو مولکولی کشف شدند.

کربن - بخش دوم

 

اشکال مختلف (آلوتروپ ها)

 

تاکنون چهار شکل مختلف از کربن شناخته شده است: غیر متبلور (آمورف) ، گرافیت، الماس و فولرن. کربن در نوع غیر بلورین آن اساسا گرافیت است اما به صورت ساختارهای بزرگ بلورین وجود ندارد. این شکل کربن، بیشتر به صورت پودر است که بخش اصلی موادی مثل ذغال چوب و سیاهی چراغ ( دوده ) را تشکیل می دهد. در فشار معمولی کربن به شکل گرافیت در می آید که در آن هر اتم با سه اتم دیگر به صورت حلقه های شش وجهی- درست مثل هیدروکربن های معطر - به هم متصل شده اند. هر دو گونه شناخته شده از گرافیت، آلفا (شش ضلعی ) و بتا ( منشور شش وجهی که سطوح آن لوزی است) خصوصیات فیزیکی مشابه دارند تنها تفاوت آن ها در ساختار بلوری آن ها می باشد. گرافیت های طبیعی شامل بیش از 30% نوع بتا هستند در حالی که گرافیت های مصنوعی تنها حاوی نوع آلفا می باشند. نوع آلفا از طریق پردازش مکانیکی می تواند به بتا تبدیل شود و نوع بتا نیز براثر حرارت بالای 1000 درجه سانتی گراد دوباره به صورت آلفا بر می گردد. گرافیت به سبب پراکندگی ابر pi هادی الکتریسیته است. این ماده نرم بوده و ورقه های آن که اغلب به وسیله اتم های دیگر تفکیک شده اند، تنها به وسیله نیروهای وان در والس به هم چسبیده اند به گونه ای که به راحتی یکدیگر را کنار می زنند.

در فشارهای خیلی بالا آلوتروپ کربن به صورت الماس در می آید که در آن هر اتم با چهار اتم دیگر پیوند دارد. الماس ساختار مکعبی همانند سیلیکن و ژرمانیم دارد و ( به سبب نیروی پیوندهای کربن – کربن) با نیترید بورون ایزوالکترونیک (BN) در کنار هم بوده و سخت تریم جسم از نظر مقاومت در برابر خراشیدگی به شمار می رود. تبدیل الماس به گرافیت در حرارت اطاق به قدری کند است که محسوس نمی باشد. در بعضی شرایط کربن به شکل Lonsdaleite متبلور می شود که مشابه الماس ولی شش ضلعی است. فولرین ساختاری مثل گرافیت دارد اما به جای بخش های تماما شش ضلعی، حاوی پنج ضلعی ها ( یا احتمالا هفت ضلعی های ) اتم های کربن نیز می باشند که ورقه را به شکل کره، بیضی یا استوانه به وجود می آوند. خصوصیات فولورین (buckyballs  یا buckytubes هم نامیده می شود) هنوز کاملا تجزیه و تحلیل نشده است. کل اسامی فولرین برگرفته از نام Buckminster Fuller ، توسعه دهنده گنبد میله ای می باشد که از ساختارهای buckyballs تقلید کرد.

 

پیدایش:

 

تقریبا" ده میلیون ترکیبات کربنی که برای علم شناخته شده اند وجود دارد که هزاران نوع آن ها در فرآیندهای حیاتی و واکنش های آلی بسیار مهم اقتصادی ، ضروری می باشند.این عنصر به مقدار فراوان در خورشید، ستارگان، ستاره های دنباله دار و نیز در جو بیشتر سیارات یافت می شود. بعضی از شهاب سنگ ها حاوی الماس های میکروسکپی هستند که در زمانیکه منظومه شمسی هنوز یک دیسک گازی شکل بود شکل گرفته اند. کربن به صورت ترکیب با سایر عناصر در جو زمین وجود دارد و در همه گونه آب حل می شود. کربن به همراه مقادیر کمتر کلسیم، منیزیم و آهن، عنصر اصلی سازنده جرم زیادی از سنگ کربنات ( سنگ آهک، دولمیت، سنگ مرمر و ...) می باشد. این عنصر در صورت ترکیب با هیدروژن تولید ذغال سنگ، نفت خام و گاز طبیعی می کند که آن ها را هیدرو کربن می نامند.
گرافیت به مقدار فراوان در نیویورک و تگزاس، آمریکا، روسیه، مکزیک، گرینلند و هند یافت می شود.


الماس طبیعی در کیمبرلیت معدنی موجود درچینه ها یا ستون های سنگ های آذرین یافت می شوند. بیشترین الماس در آفریقا بویژه آفریقای جنوبی، نامیبیا، بوتسوانا، جمهوری کنگو و سیرالئون وجود دارد. همچنین کانادا، قسمت های قطبی روسیه، برزیل و بخش های غربی و شرقی استرالیا دارای الماس می باشد.

 

ترکیبات غیر آلی:

 

معروف ترین اکسید کربن، دی اکسید کربن ( CO2) است که به مقدار کمتری در اتمسفر زمین وجود دارد. این اکسید توسط موجودات زنده، و برخی موارد دیگر تولید شده و مورد استفاده قرار می گیرد. آب مقدار کمی اسید کربنیک تولید می کند اما دی اکسید کربن مانند بیشتر ترکیباتی که دارای پیوندهای ساده چندگانه با اکسیژن های روی یک کربن هستند، ناپایدار است. به هر حال، از طریق این واسطه، یون های کربنات با تشدید تثبیت شده، به وجود می آیند. تعدادی از مواد معدنی مهم ، کربنات ها هستند که معروف ترین آن ها کلسیت است. دی سولفید کربن، (2 CS ، هم مانند آن می باشد.


اکسیدهای دیگر آن، مونوکسید کربن (CO) و زیرکسید (suboxide) نادر C3O2 هستند. مونوکسید کربن که گازی بی رنگ و بی بو است به وسیله اکسیده شدن ناقص بوجود می آید. هر یک از این مولکول ها دارای یک پیوند سه گانه و نسبتاً قطبی هستند که ناشی از تمایل به یک پیوند دائمی با مولکول های هموگلوبین می باشد به طوریکه این گاز بسیار سمی است. سیانید (CN-) دارای ساختار و رفتاری بسیار شبیه به یون هالید بوده و نیترید سیانوژن (CN2) نیز به آن مربوط است.

 

کربن - بخش دوم

 

کربن با فلزات قوی، کاربید C-, و یا استیلید C22- ; به وجود می آورد که با متان و استیلن همراه بوده و هر دوی آن ها اسیدهای به طور باور نکردنی پائتیک اسید هستند. در کل، کربن با الکترو نگاتیوی 5/2 به تشکیل پیوندهای کووالانسی تمایل دارد. تعداد کمی از کاربیدها مثل کربوراندوم و Sic ، که شبیه الماس می باشند، بصورت شبکه های کوالانسی هستند.

 

زنجیره کربن

در ساختار اتمی هیدروکربن ها، گروهی از اتم های کربن ( اشباع شده با اتم های هیدروژن ) تشکیل یک زنجیره می دهند. روغن های فرار زتجیره های کوچک تری دارند. چربی ها دارای زنجیره های بلندتر و پارافین ها زنجیره هایی فوق العاده بلندی دارند.

 

چرخه کربن

فرآیند مداوم ترکیب و آزادسازی کربن و اکسیژن که در آن انرژی و حرارت ذخیره و دفع می شود را چرخه کربن می گویند.

کاتابولیسم + آنابولیسم = متابولیسم.

 

 

هشدارها

ترکیبات کربن گستره وسیعی از اثرات سمی دارند. مونوکسید کربن (CO) موجود در اگزوز موتورهای احتراقی و سیانید (CN) که گاهی اوقات در آلودگی های معدنی وجود دارد برای پستانداران بسیار سمی هستند. بسیاری از ترکیبات دیگر کربن نه تنها سمی نیستند بلکه در واقع برای حیات ضروری می باشند.

 

گازهای آلی مثل اتیلین ( H2C=CH2) و اتان و (HCCH) ، و متان (CH4) در صورت مخلوط شدن با هوا قابلیت انفجار و اشتعال خطرناکی پیدا می کنند.


مرکز یادگیری سایت تبیان

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین
x